인간의 뇌를 조종하는 기생충이 있다?

기생충의 한 종류인 톡소포자충(톡소플라즈마)이 인간의 뇌를 조종하는 방법이 22일(현지시간) 미국 내셔널지오그래픽뉴스를 통해 공개됐다.

유명 기생충학자이자 진화생물학자인 야로슬라프 플레그르(Jaroslav Flegr) 체코 프라하대학 교수는 “톡소포자충이 우리 뇌를 조종할 수 있다.”는 대담한 주장을 펼쳐 최근 1년 정도 언론의 주목을 받고 있다.

플레그르 교수에 따르면 톡소포자충은 일반적으로 쥐를 사냥하는 고양이에 기생한다.

교묘한 전략을 취하는 것으로 알려진 이 기생충은 쥐의 행동을 변화시켜 고양이에게 잡아먹힘으로써 새로운 숙주로 이동한다.

이 기생충은 고양이에 침투하기 위해 쥐의 행동이 변화하도록 유도하는데, 감염된 쥐는 반응시간이 느려지고 무기력해지며 위험을 두려워하지 않는다고 한다.

톡소포자충에 감염된 인간에게서도 이런 증상이 나타난다는 것을 플레그르 교수는 발견했다.

하지만 톡소포자충이 어떤 방법으로 인간의 행동에 변화를 주는지는 최근까지 알려지지 않았다.

2개월 전, 스웨덴 카롤린스카연구소 감염학센터 소속 안토니오 바라간 연구원이 이끈 연구진이 톡소포자충의 수수께끼를 푸는 중요한 열쇠를 발견했다. 이는 이 기생충이 숙주로 이동하고 중요한 뇌에 도달하기 위해 백혈구를 ‘납치’한다는 것이다. 참고로 백혈구는 원래 이런 침입자를 공격하는 세포다.

톡소포자충은 마치 백혈구를 납치한 버스처럼 사용할 뿐만 아니라 그곳(백혈구)을 작은 화학공장으로 개조해 우리 인간의 공포심이나 불안감을 둔하게 하는 신경전달물질을 생성하게 한다.

톡소포자충은 주로 쥐를 잡아먹은 길고양이를 숙주로 하며 배설물을 통해 감염될 수 있다. 여기서 배설물로 배출된 충란은 1~5일이 지나야 감염력이 생기는데 그전에 하루 두세 번 이상 배설물을 치워준다면 감염위험성을 크게 줄일 수 있다. 또한 기생충에 감염됐던 고양이도 2주가 지나면 더는 충란이 든 배변을 하지 않는다고 한다.

따라서 고양이의 배변과 직접 접촉하지 않으면 감염될 가능성은 거의 없다. 오히려 휴지통, 오염된 물, 덜 익은 육류 등을 통해서도 감염될 수 있다고 알려졌기 때문에 주의가 필요하다.

또한 일반적으로 증상이 심각하지 않아 큰 문제로 나타나지는 않지만 임산부는 주의가 필요하다. 미국 질병통제예방센터(CDC)는 톡소포자충에 임산부가 감염되면 유산이나 선천성 기형의 위험률이 높아진다고 주의하고 있다.

프레그르 교수는 지난 1990년 우연히 자신이 톡소포자충에 감염된 사실을 알았다. 이는 동료 연구원이 새로운 진단 테스트를 개발하여 이를 그가 시도해 봤던 것이다.

감염을 알게 된 그는 자신의 경험을 떠올렸다고 한다. 톡소포자충이 쥐의 공포심을 저하시켜 고양이에게 잡아먹힌다는 사실을 알고 있었기 때문에 그는 자신도 얼마 전부터 공포심이 둔해진 것을 느끼고 있었다.

이는 길을 건너던 도중 차가 경적을 울려도 피할 생각을 못했고 그 원인이 톡소포자충 때문이 아니겠느냐고 생각했다고 한다.

프레그르 교수는 지난 15년간 공중보건 자료에 의한 실험과 분석을 시행한 결과 톡소포자충과 인간의 행동에 관한 몇 가지 놀라운 연관성을 밝혀냈다.

즉 톡소포자충에 감염된 사람은 교통사고를 당할 확률이 일반인보다 2배 이상 높았다. 이에 대해 그는 이 기생충이 반응 시간을 늦게 했기 때문이라고 추측했다. 이 밖에도 감염자는 조현병(정신분열증) 발병 확률도 높은 것으로 나타났다.

아울러 톡소포자충에 감염된 사람은 자살률이 상승한다는 다른 연구진의 보고도 있다고 프레그르 교수는 설명한다.

톡소포자충이 이런 변화를 일으키는 메커니즘은 그동안 수수께끼였지만 2009년 영국 연구진이 톡소포자충은 도파민의 전구물질인 엘도파(L-dopa)를 생성하는 2개의 유전자를 갖고 있다는 것을 발견했다.

도파민 증가는 조현병의 발병과 연관된다. 하지만 이 발견만으로 모든 것을 설명할 수 없으며 여전히 많은 수수께끼가 남아 있다고 그는 설명한다.

안토니오 바라간 연구진은 실험용 쥐의 혈액 속에 있는 톡소포자충을 연구해 그들이 의외의 장소에 숨어있다는 것을 발견했다.

기생충 등 인체에 비정상적인 세포가 침투하거나 생겼을 때 이를 죽이는 세포가 있다. 정확히 말하면 T 세포를 자극하는 백혈구의 일종인 수지상세포(나뭇가지 세포)가 있는데 이는 “인간의 면역체계의 문지기”라고 바라간 연구원은 설명했다.

연구진은 톡소포자충이 이 수지상세포를 이동 수단으로 사용한다고 추정했다. 마치 트로이의 목마처럼 이 세포를 사용하는 게 아니냐는 게 이들의 생각이다.

그들의 생각은 실험 결과 옳았다. 톡소포자충은 수지상세포를 통해 체내를 이동해 숙주의 뇌에 도달했다.

그렇다면 수지상세포가 어떻게 이동한 것일까. 면역세포는 바이러스 침투 등의 자극이 없으면 움직이지 않는다. 그렇다고 톡소포자충이 직접 움직이는 것도 아니다. 수지상세포는 자신이 감염된 것조차 인식하지 않는 모습이라고 연구진은 전했다.

그렇다면 무엇이 수지상세포를 움직이게 한 것일까? 대답은 신경전달물질인 감마아미노낙산(감마 아미노뷰티르산·GABA)이다. 이에 대해 바라간 연구원은 “이상한 일”이라고 말했다.

GABA는 뇌에서 작용하지만 분명히 백혈구 면역체계에 존재했다. 연구진은 지금까지 아무도 본 적 없는 것을 목격했다고 밝혔다.

따라서 연구진은 톡소포자충이 수지상세포 내부에서 GABA를 생산하고 같은 세포의 외부에 있는 GABA 수용체를 자극해 이를 통해 세포로 몸을 옮겨 뇌에 도달한다고 추정했다.

또한 여기에는 중요한 점이 있다. 조현병 등 많은 정신장애는 일반적으로 GABA의 기능의 혼란이 관찰됐다고 한다. 따라서 GABA양이 증가가 “두려움과 불안감의 저하와 연관된다.”고 연구진은 설명한다.

하지만 이번 발견으로 모든 수수께끼를 설명할 수 있는 것은 아니라고 프레그르 교수는 지적했다.

그는 “여전히 가장 중요한 물질은 도파민이라고 생각하고 있다. 하지만 이 GABA의 메커니즘은 참신하고 매우 흥미롭다.”고 말했다.

끝으로 그는 “톡소포자충에 관해 지금까지 알게 된 사실로 볼 때 그들은 매우 영리한 생물”이라고 말했다.

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr